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纳米碳黑水泥基复合材料力学性能和压敏性的研究

作　者: 王玉林
导　师: 赵晓华
学　校: 汕头大学
专　业: 结构工程
关键词: 纳米碳黑 碳纤维 微观分析 力学性能 压敏性 隧穿效应 电容效应
分类号: TQ172.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 210次
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内容摘要


纳米碳黑为超细颗粒材料,具有比表面积大、导电性能优良和价格低廉等特点。本文在水泥基体中掺入适量的纳米碳黑,对纳米碳黑水泥基复合材料的力学性能和压敏性进行了研究。具体内容包括 1.纳米碳黑对水泥基复合材料力学性能的改善; 2.通过微观分析,探讨了纳米碳黑对水泥基复合材料力学性能的改善机理: 3.研究了纳米碳黑及碳纤维水泥基复合材料的压敏性: 4.对水泥基复合材料压敏性的灵敏度和可逆性进行了探讨。 试验表明,掺入适量纳米碳黑的水泥基复合材料具有比掺入碳纤维的水泥基复合材料和素水泥砂浆更高的抗折和抗压强度,其原因在于纳米碳黑具有尺寸效应和表面效应,能够与水泥基紧密结合,填充水泥基孔隙,减小平均孔径、平均孔隙率和有害孔的含量。同时,纳米碳黑水泥基复合材料具有良好的压敏性能。揭示了其压敏特性与碳纤维水泥基复合材料一样,与材料的含水量有密切的关系。含水量较高和很低时,表现为正压敏性,否则表现为负压敏性。提出了一种“双效应”机理,即“隧穿效应”和“电容效应”机理,对这一现象进行了解释。试验还表明,水泥基复合材料压敏性的灵敏度和可逆性与应力大小和含水量有关。

全文目录


第一章 绪论  6-15
  1.1 引言  6-7
  1.2 碳纤维水泥基复合材料的研究现状  7-8
    1.2.2 CFRC力学性能的研究及应用现状  7
    1.2.3 CFRC电学性能的研究及应用现状  7-8
    1.2.4 CFRC力机敏性的研究现状  8
  1.3 当前碳纤维水泥基复合材料研究的不足之处  8-9
  1.4 纳米材料简介与纳米碳黑复合材料的研究  9-10
    1.4.1 纳米复合材料简介  9
    1.4.2 纳米碳黑水泥基复合材料的研究  9-10
  1.5 本文的研究思路  10-11
  1.6 本文研究内容  11-12
  参考文献  12-15
第二章 纳米碳黑水泥基复合材料力学性能的研究  15-27
  2.1 引言  15
  2.2 试验过程  15-18
    2.2.1 试验材料  15-17
    2.2.2 试件制备工艺  17-18
    2.2.3 试验方法与测试过程  18
  2.3 试验结果与分析  18-25
  2.4 本章结论  25-26
  参考文献:  26-27
第三章 纳米碳黑水泥基复合材料的微观分析及其增强机理  27-41
  3.1 引言  27
  3.2 纳米微粒及其物理化学特性  27-29
    3.2.1 纳米微粒  27-28
    3.2.2 纳米微粒的小尺寸效应和表面效应对力学性能的影响  28-29
  3.3 材料微观分析试验  29-39
    3.3.1 物像分析试验与分析  29-34
    3.3.2 孔隙结构试验与分析  34-39
  3.4 本章结论:  39-40
  参考文献  40-41
第四章 纳米碳黑水泥基复合材料的压敏性和机理分析  41-68
  4.1 引言  41
  4.2 试验过程  41-44
    4.2.1 试验材料  41-42
    4.2.2 试件制备  42
    4.2.3 试验目的与加载方案  42
    4.2.4 压敏性的测试过程  42-43
    4.2.5 测试方法与采集系统  43-44
  4.3 测试结果和分析  44-57
    4.3.1 烘干前后试件含水量的变化  44
    4.3.2 不同含水量时水泥基复合材料的压敏特性  44-57
  4.4 机理分析与讨论  57-65
    4.4.1 碳纤维水泥基复合材料压敏性的两种机理  57-58
    4.4.2 双效应模型及压敏机理新解  58-65
  4.5 结论  65-66
  参考文献  66-68
第五章 水泥基复合材料压敏性的灵敏度与可逆性研究  68-82
  5.1 引言  68
  5.2 试验过程  68-69
    5.2.1 试验材料  68-69
    5.2.2 试件制备  69
    5.2.3 试验目的和加载方案  69
    5.2.4 压敏性的测试过程  69
  5.3 试验结果与分析  69-80
    5.3.1 烘干前后试件含水量的变化  69-70
    5.3.2 水泥基复合材料烘干前后压敏性的灵敏度  70-74
    5.3.3 水泥基复合材料烘干前后压敏性的可逆性  74-80
  5.4 结论  80-81
  参考文献:  81-82
第六章 结论与展望  82-85
  6.1 试验研究结论  82-83
  6.2 展望和建议  83-85
致谢  85

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 水泥工业 > 基础理论
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